Определение диагностических параметров технического состояния дросселей бытовых холодильных приборов компрессионного типа

Бытовой холодильный прибор компрессионного типа (БХПК) - машина, работающая практически без наблюдения потребителем в течение всего срока наработки.

Особенностью эксплуатации бытовой холодильной техники по сравнению с другими классами холодильных машин является наиболее жесткие условия их эксплуатации.

Герметичная система холодильного агрегата не обеспечивает доступа к обслуживанию встроенного электродвигателя хладонового компрессора; температура воздуха вокруг конденсатора и компрессора в летние отрезки времени может достигать 50 0С и более в процессе эксплуатации имеет место необратимые физико-химические процессы и реакции между компонентами рабочей среды и материалами подсистем холодильного агрегата, результатом которых является образование различных загрязнений, отлагающихся на фильтрующих элементах фильтр -осушителей и в капиллярной трубке [1].

Современный опыт эксплуатации БХПК показывает, что в основном изменение их технического состояния обуславливается воздействием следующих эксплуатационных факторов: режим работы, температурой и скоростью движения окружающего воздуха, износом три босопряжений хдадонового компрессора, засорением внутренней системы герметичного агрегата, количеством и наличием хладагента, плотностью прилегания дверей к шкафу, загруженности шкафа продуктами и др . (рис. 1).

Рисунок 1 - Влияние эксплуатационных факторов на техническое состояние бытовых холодильных приборов компрессионного типа

Вся совокупность этих эксплуатационных факторов, как правило, снижает холодопроизводительность БХПК. При этом чтобы обеспечить требуемый нормативный температурный уровень в низкотемпературном и холодильном отделениях, соответствующие приборы управления увеличивают значения коэффициента рабочего времени хладонового компрессора [2]. При этом суточное энергопотребление БХПК увеличивается. В настоящее время в нормативно-сутствуют сведения о предельно-допустимых значениях засорения дроссельных элементов использующихся в БХПК в виде капилярных трубок [3].Поэтому в настоящей статье приведен теоретический анализ работы дроссельного элемента в условиях изменения его проходимости.

На рисунке 2 показаны процессы изменения состояния хладона в капиллярной трубке в i- lgP диаграмме [4,5].

Рисунок 2 -Изменение фазового состояния хладона в капилярной трубке в i-lgP диаграмме:. - жидкое состояние хладона;---- парожидкостное состояние хладона; * * »- газообразное состояние хладона

ного потока жидкости, т.е. обычному гидродинамическому потоку. Выделив элементарный участок, составляем уравнение равновесия всех сил, действующих на поток жидкого хладона:

F1-F2-F3 0, где : F1- сила давления; F2 - сила тяжести; F3 -сила инерции жидкого хладона.

Сила давления F 1 потока хладона элементарного участка определяется по следующей формуле:

F ₁ PdS p лД dLp ,

где : dS - площадь элементарного участка; Д - диаметр капиллярной трубки; dLp - длина элементарного участка.

Сила тяжести жидкости определяется по следующей формуле:

_F р^Д ²

F 2 m УС g , 4 dL_pg

где : m_ж - масса жидкости; g - ускорение свободного падения;/? - плотность жидкого потока.

Сила инерции жидкого хладона определяется по формуле:

F ₃   m

dV dt ,

dV

---- ускорение жидкого хладона. dt

Учитывая формулы(1) - (3) получаем:

,               2            dV рлДбЬp -Р 4 dLpg -mж dt 0, или pi^dLp -р-42dLpg-р- 4 dLp dt 0, 4           4 dt лД 2 dLp где р——-— массовыирасход жидкост ного хладона.

77 Ц ² dLp

Обозначая р ^p

ТЕ JT ²

рлД dLp -Р 4 dL_pg - dV 0.

Интегрируем

уравнение

:

ртД/ dLp -Р    ^g J dLp -Pj dV = С .

V      ¹                    V     ¹        V

Общим интегралом является

ТЕ JT ²

ние: рлД Lp -Р 4 Lpg -ц V = С, или

выраже-

^Lp ⁽ртД-р- 4 ^{g )} -ц V =с .

Задаемся начальным условиям Lp Lp 0 ;

V V 0 . Подставляем начальные условия в уравнение (5):

АР       р '- р " G"

см _ 1

^^ж Р" G" + G'

Откуда

.

Р '- Р "     G"

р" G" + G'

.

ТЕ Д ²

^Lp 0⁽ртЩ-р 4 ^{g )} -ц V 0 = С^.

Учитывая уравнение (5) и (6) получим: теД ²                           теД ²

^Lp ⁽ртД-р- 4 ^{g )} -ц V L 0(ртД ^- Р-₄ g) - Ц ^V 0^;

т еД ²

ртД( Lp-Lp 0) -Р 4 g ( L_p - L_{p 0})-Р( V - V 0) 0.

Обозначая L_p -L_{p 0}    L_p ; V - V_o = А V

ТЕ Д ²

имеем: ртгДА L_{p    4} g Lp -рА V 0, ИЛИ

ТЕ Д ²

PW Lp = рА ^V + Р 4 g Lp .

Давление газа на участке ВГ определим 2т „ по формуле: 1=РЖ--, где :

R газа на участке ВГ; Рж - давление жидкости на участке АБ;R - радиус кривизны капиллярной трубки; т - удельная энергия поверхности парожидкостной смеси.

Удельную энергию поверхности парожидкостной смеси определяем согласно эмпирической зависимости:

₁ Т т = т 1 ^^^^е ^^^^^^^^^^^^™

Т кр 7

,

1 РА V Откуда р = — -- лД| А L

p

лД 2

^+р4 ^{g .}

Для участка БВ составляем соотношение падения давления парожидкостной смеси к падению давления жидкого хладона. При этом принимаем модель течения парожидкостной смеси гомогенной, так как в этом случае двухфазный поток рассматривается как однофазная жидкость.

где :

ры хладона в жидком состоянии; Т - температура хладона в жидком состоянии; Т_кр - критическая температура хладона R12.

Учитывая формулу (8) получим:

Р-Р —² I 1

2т

R

Т к_Р у

.

^Р'„.. ₁ О'-р"

Тогда имеем:---- = 1+ x , где :

Р "

- падение давления парожидкостной смеси на участке БВ; АР„ - падение давления жидкого хладагента на участке АБ; р' - плотность па-ра;р" - плотность жидкости; х - массовый расход паросодержания.

Массовый расход паросодержания вычисляется по формуле:

G"     G "

Температура на отдельных участках капиллярной трубки определяется из выражения:

( Р 4—₂-)( V -в) = RT . Откуда:

V ²

T

R

, где :

^G см    G " + G '

стках; V - объём хладоном; Т - температура на отдельном участке; R - газовая постоянная; а и в - постоянные, зависящие от Р_кр и V_;р хладона.

Длина участка АБ определяется из уравнения пленкопередачи через цилиндрическую поверхность:

: G"                           G'

расход жидкости; Gс* - массовый расход парожидкостной смеси.

Учитывая выражение (7) имеем:

е| ¹-₊¹ ln ^dи + ¹

L _ (а1d    2 X  d6Н

L 4Б —/

7Е1 tt

,

где : t_ж - температура жидкого хладона; t 0 -температура окружающей среды; dн - наружный диаметр капиллярной трубки; d зн внутренний диаметр капиллярной трубки; а 1 - ко-

эффициент теплопередачи от жидкого хладона к внутренний поверхности капиллярной трубки; а 2- коэффициент теплопередачи от наружный поверхности капиллярной трубки к окружающей среде; X - коэффициент теплопроводности материала капиллярной трубки; 9- количество тепла, которое отводится от жидкого хладона к окружающей среде.

Температуру внутренней поверхности в 0С определяем по формуле:

Холодопроизводительность чистой капиллярной трубки на участках определяется по формуле:

Qk GaCp А T ,

t t

е а1d0^

Температуру наружной поверхности

где : Ga - массовый расход хладона на соответствующих участках; С_р - теплоемкость хладона на соответствующих участках; АТ - разность температур хладона на соответствующих участках.

Составим соотношение холодпроизво-дительности чистой и засоренной капиллярной трубки: _Qk' _G ' _a •А ^{T '} 7% .

Q_k G_a •А T .

определяем из выражения

Откуда:

^tч    t ₀

е а 2d „лl

А T

_G ' _a ± T ^' 0,07 Ga

Длина участка БВ определяется по

формуле

^L БВ

9 ¹ (а1 d

1ld „ - -I--It!  -      1D6Я ln           lnln

2X1d2X2d2X2D„

1   222

^t-t ~)

X п .. пар /

где : 1 - коэффициент теплопередачи от парожидкостной смеси к внутренним поверхностям капиллярной трубки; а2 - коэффициент теплопередачи от внутренний поверхности всасывающего патрубка к пару; D„_н - внутренний диаметр всасывающего патрубка; D н - наружный диаметр всасывающего патрубка; X1, X2-коэффициенты теплопроводности материала капиллярной трубки и всасывающего патрубка; t „с - температура парожидкостной смеси хладона; t«ар - температура пара хладона, проходящего по всасывающему трубопроводу; 9 -количество тепла, которое отводится от парожидкостной смеси.

Длину участка ВГ определяем по формуле:

Выражение дает возможность определять предельно допустимого значения АТ, при котором герметичный холодильный агрегат считается работоспособным, а так же обеспечивает получение диагностического параметра, характеризующего остаточную годность бытового холодильного прибора, находящегося в стадии эксплуатации.